การสังเคราะห์ด้วยแสง: มันคืออะไร สรุปกระบวนการและขั้นตอน

THE การสังเคราะห์แสง เป็นกระบวนการทางเคมีแสงที่ประกอบด้วยการผลิตพลังงานผ่านแสงแดดและการตรึงคาร์บอนจากชั้นบรรยากาศ

สรุปได้ว่าเป็นกระบวนการเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมี คำว่า การสังเคราะห์แสง มีความหมาย การสังเคราะห์ด้วยแสง.

กระบวนการสังเคราะห์แสง

การเป็นตัวแทนของกระบวนการสังเคราะห์แสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในเซลล์พืช จากCO₂ (คาร์บอนไดออกไซด์) และ H₂O (น้ำ) เป็นวิธีการผลิตกลูโคส

พืช สาหร่าย ไซยาโนแบคทีเรียและแบคทีเรียบางชนิดทำการสังเคราะห์ด้วยแสงและถูกเรียกว่าสิ่งมีชีวิตที่เป็นคลอโรฟิลล์ เพราะมีสารสีที่จำเป็นสำหรับกระบวนการคือคลอโรฟิลล์

การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์ ออร์แกเนลล์มีอยู่เฉพาะในเซลล์พืช และที่ซึ่งพบคลอโรฟิลล์รงควัตถุซึ่งรับผิดชอบต่อสีเขียวของพืช

รงควัตถุสามารถกำหนดเป็นสารชนิดใดก็ได้ที่สามารถดูดซับแสงได้ คลอโรฟิลล์เป็นเม็ดสีที่สำคัญที่สุดในพืชในการดูดซับพลังงานโฟตอนระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง เม็ดสีอื่นๆ ก็มีส่วนร่วมในกระบวนการนี้เช่นกัน เช่น แคโรทีนอยด์และไฟโคบิลิน

แสงแดดที่ถูกดูดซับมีหน้าที่พื้นฐานสองประการในกระบวนการสังเคราะห์แสง:

• เพิ่มการถ่ายโอนอิเล็กตรอนผ่านสารประกอบที่บริจาคและรับอิเล็กตรอน
• สร้างการไล่ระดับโปรตอนที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ ATP (Adenosine Triphosphate - พลังงาน)

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ส่วนของพืช.

สมการการสังเคราะห์ด้วยแสง

โดยสรุป เราสามารถชี้แจงกระบวนการสังเคราะห์แสงผ่านปฏิกิริยาต่อไปนี้:

โฮ₂O และ CO₂ เป็นสารที่จำเป็นในการสังเคราะห์แสง โมเลกุลของคลอโรฟิลล์ดูดซับแสงแดดและสลาย H₂O ปล่อย O₂ และไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเข้าร่วมCO₂ และเกิดเป็นกลูโคส

กระบวนการนี้ส่งผลให้เกิดสมการการสังเคราะห์ด้วยแสงทั่วไป ซึ่งแสดงถึงปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน โฮ₂O บริจาคอิเล็กตรอนเช่นไฮโดรเจนเพื่อลดCO₂ เพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตในรูปของกลูโคส (C₆โฮ₁₂อู๋₆).

อย่างไรก็ตาม กระบวนการสังเคราะห์แสงนั้นมีรายละเอียดมากกว่า และเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ดังที่เราจะเห็นด้านล่าง

ขั้นตอนการสังเคราะห์แสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ระยะแสงและระยะมืด

เฟสแสง

เฟสที่ชัดเจน โฟโตเคมิคัล หรือเฟสเรืองแสง เป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเฉพาะเมื่อมีแสงและเกิดขึ้นที่แผ่นเยื่อไทลาคอยด์ของคลอโรพลาสต์

การดูดกลืนแสงแดดและการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเกิดขึ้นผ่านระบบภาพถ่าย ซึ่งเป็นชุดของ โปรตีน เม็ดสี และสารขนส่งอิเล็กตรอน ซึ่งสร้างโครงสร้างในเยื่อหุ้มไทลาคอยด์ของ คลอโรพลาสต์

photosystems มีสองประเภท แต่ละประเภทมีโมเลกุลของคลอโรฟิลล์ประมาณ 300 โมเลกุล:

• ระบบภาพถ่าย I: ประกอบด้วยศูนย์ปฏิกิริยา P₇₀₀ และดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตรได้ดีกว่า
• ระบบภาพถ่าย II: ประกอบด้วยศูนย์ปฏิกิริยา P₆₈₀ และดูดซับแสงโดยเฉพาะอย่างยิ่งความยาวคลื่นที่ 680 นาโนเมตร

ระบบภาพถ่ายทั้งสองนั้นเชื่อมโยงกันด้วยห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนและทำหน้าที่อย่างอิสระแต่เสริมกัน

กระบวนการที่สำคัญสองประการเกิดขึ้นในเฟสนี้: โฟโตฟอสโฟรีเลชันและโฟโตไลซิสของน้ำ

Photosystems มีหน้าที่ในการดูดกลืนแสงและการขนส่งอิเล็กตรอนเพื่อการผลิตพลังงาน

โฟโตฟอสโฟรีเลชั่น

โดยพื้นฐานแล้วโฟโตฟอสโฟรีเลชั่นคือการเติม P (ฟอสฟอรัส) เข้ากับ ADP (อะดีโนซีนไดฟอสเฟต) ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเอทีพี

ช่วงเวลาที่โมเลกุลของเสาอากาศของระบบแสงจับโฟตอนของแสง พลังงานของมันถูกถ่ายโอนไปยังศูนย์ปฏิกิริยาซึ่งพบคลอโรฟิลล์ เมื่อโฟตอนกระทบกับคลอโรฟิลล์ มันจะมีพลังงานและปล่อยอิเล็กตรอนที่ผ่านตัวรับและก่อตัวขึ้นพร้อมกับ H₂O, ATP และ NADPH

โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นสามารถเป็นสองประเภท:

• โฟโตฟอสโฟรีเลชั่นแบบอะไซคลิก: อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากคลอโรฟิลล์จะไม่กลับมาหามัน แต่กลับคืนสู่ระบบภาพถ่ายอื่น ผลิต ATP และ NADPH
• วัฏจักรโฟโตฟอสโฟรีเลชั่น: อิเล็กตรอนจะกลับสู่คลอโรฟิลล์เดียวกันกับที่ปล่อยออกมา แบบฟอร์ม ATP เท่านั้น

โฟโตไลซิสในน้ำ

โฟโตไลซิสของน้ำประกอบด้วยการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำด้วยพลังงานของแสงแดด อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการนี้ใช้เพื่อทดแทนอิเล็กตรอนที่คลอโรฟิลล์สูญเสียไปในระบบภาพถ่าย II และเพื่อผลิตออกซิเจนที่เราหายใจเข้าไป

สมการทั่วไปของโฟโตไลซิสหรือปฏิกิริยาเนินเขาอธิบายไว้ดังนี้:

ดังนั้นโมเลกุลของน้ำจึงเป็นผู้บริจาคอิเล็กตรอนขั้นสุดท้าย ATP และ NADPH ที่เกิดขึ้นจะใช้สำหรับการสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตจากCO₂. อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเกิดขึ้นในขั้นตอนต่อไป ระยะมืด

เฟสมืด

เฟสมืด วัฏจักรเพนโตส หรือวัฏจักรคาลวินสามารถเกิดขึ้นได้ในกรณีที่ไม่มีแสงและมีแสง และเกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์สโตรมา ในระยะนี้กลูโคสจะถูกสร้างขึ้นจากCO₂. ดังนั้น ในขณะที่เฟสแสงให้พลังงาน ในการตรึงคาร์บอนในเฟสมืดก็เกิดขึ้น

โครงการวัฏจักรคาลวิน

ตรวจสอบสรุปว่าวัฏจักรของ Calvin เกิดขึ้นได้อย่างไร:

1. การตรึงคาร์บอน

• ในแต่ละรอบของวัฏจักร โมเลกุล CO₂ ถูกเพิ่ม อย่างไรก็ตาม ต้องใช้เวลาหกรอบในการผลิตกลีเซอรอลดีไฮด์ 3-ฟอสเฟต 2 โมเลกุลและกลูโคส 1 โมเลกุล
• หกโมเลกุลของไรบูโลสไดฟอสเฟต (RuDP) ซึ่งมีคาร์บอนห้าตัวจับกับCO. 6 โมเลกุล₂ทำให้เกิดกรดฟอสโฟกลีเซอริก (PGA) จำนวน 12 โมเลกุล โดยมีคาร์บอนสามตัว

2. การผลิตสารประกอบอินทรีย์

• กรดฟอสโฟกลีเซอริก 12 โมเลกุล (PGAL) ลดลงเหลือ 12 โมเลกุลของฟอสโฟกลีเซอริกอัลดีไฮด์

3. การสร้างใหม่ของไดฟอสเฟตไรบูโลส

• จาก 12 โมเลกุลของ phosphoglyceric aldehyde มี 10 โมเลกุลรวมกันเพื่อสร้าง RuDP 6 โมเลกุล
• โมเลกุลอัลดีไฮด์ฟอสกลีเซอริกที่เหลืออีกสองโมเลกุลทำหน้าที่เริ่มต้นการสังเคราะห์แป้งและส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์

กลูโคสที่ผลิตขึ้นเมื่อสิ้นสุดการสังเคราะห์ด้วยแสงจะถูกทำลายลง และพลังงานที่ปล่อยออกมาจะช่วยให้การเผาผลาญของเซลล์เกิดขึ้นได้ กระบวนการสลายกลูโคสคือ การหายใจระดับเซลล์.

ความสำคัญของการสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการพื้นฐานของการเปลี่ยนพลังงานในชีวมณฑล มันสนับสนุนฐานของห่วงโซ่อาหารซึ่งการให้อาหารของสารอินทรีย์ที่พืชสีเขียวให้ไว้จะผลิตอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน

ดังนั้นการสังเคราะห์ด้วยแสงจึงมีความสำคัญตามปัจจัยหลักสามประการ:

• ส่งเสริมการดักจับ CO₂ บรรยากาศ;
• ดำเนินการต่ออายุ O₂ บรรยากาศ;
• มันขับเคลื่อนการไหลของสสารและพลังงานในระบบนิเวศ

การสังเคราะห์ด้วยแสงและการสังเคราะห์ทางเคมี

ต่างจากการสังเคราะห์แสงที่ต้องใช้แสงในการเกิดขึ้น การสังเคราะห์ทางเคมี เกิดขึ้นในที่ที่ไม่มีแสง ประกอบด้วยการผลิตสารอินทรีย์จากแร่ธาตุ

โดยพื้นฐานแล้วเป็นกระบวนการสองขั้นตอนที่ดำเนินการโดยแบคทีเรีย autotrophic เท่านั้นเพื่อให้ได้พลังงาน ในขั้นตอนแรก สารอนินทรีย์จะถูกออกซิไดซ์ และในขั้นตอนที่สอง คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกลดระดับลง ซึ่งนำไปสู่การผลิตสารประกอบอินทรีย์

ขั้นตอนที่ 1: สารประกอบอนินทรีย์ + O₂ → สารประกอบอนินทรีย์ออกซิไดซ์ + พลังงานเคมี
ขั้นตอนที่ 2: CO₂ + โฮ₂O + พลังงานเคมี → สารประกอบอินทรีย์ + O₂

เรียนรู้เพิ่มเติมอ่านเพิ่มเติม:

• วัฏจักรคาร์บอน
• วัฏจักรออกซิเจน
• พฤกษศาสตร์: การศึกษาพืช